岩石结构的稳定性是采矿活动中岩层控制的核心问题，岩石有多种破坏形式，其中疲劳损伤破坏是岩石破坏中不可忽略的重要问题。通过理解岩石的疲劳破坏特性，可以更好地解释及预防实际生产工程领域遇到的岩石疲劳损伤破坏问题。虽然学者倾注了大量心血进行研究，也试图建立统一的岩石疲劳损伤模型，但由于岩石受到应力状态、温度湿度、岩性等的影响很大，因此获得统一的岩石疲劳损伤模型具有一定的难度。
近日，中国矿业大学刘长友课题组联合西弗吉尼亚大学Syd S PENG 课题组开展研究，利用MTS815电液伺服试验机对两组采自美国西弗吉尼亚州南部的砂岩试样进行了单轴分级循环加卸载试验，分析了分级循环加卸载应力-应变曲线特征和分级循环加卸载下岩石疲劳损伤演化过程，并建立了循环加卸载条件下轴向应变与循环数目之间的理论模型，同时推导出了评价岩石损伤程度的损伤变量演化方程。
研究发现，建立的理论模型可以作为岩石循环加卸载条件下的破坏准则，试验结果与理论值之间相关度超过98%，同时，其逆函数可以实现对岩石疲劳寿命的预测;疲劳损伤演化方程可以衡量循环加卸载过程中疲劳损伤的发展水平;疲劳循环上限应力值是决定岩石疲劳寿命的关键因素，随着上限应力的提高，岩石的疲劳寿命呈现几何级数下降。
这项研究得到了国家自然科学基金项目、江苏省高校优势学科建设工程项目、中央高校基本科研业务费专项资金项目的资金支持。
文章来源：李西蒙，刘长友，Syd SPENG，等.单轴分级循环加载条件下砂岩疲劳变形特性与损伤模型研究[J].中国矿业大学学报，2017,46(1)：8-17.
作者简介：通讯作者：鲁岩(1980—)，男，江苏省徐州市，副教授，从事矿山压力与岩层控制及岩石力学在煤矿安全高效开采应用方面的研究。E-mail：luyancumtgz@126.com;电话：13775987018
